Il ciclo cellulare

Il contenuto di DNA (C) e il numero (n) di cromosomi variano nelle diverse fasi del ciclo

Nelle cellule aploidi della specie umana C = 3.5 x 10-12 g ; n = 23

in G1 cromosomi = 2n DNA = 2Cin G2 cromosomi = 2n DNA = 4C

Strachan e Read, ‘Genetica molecolare umana’, editore Zanichelli

2 cellule figlie ciascuna con 2n

cromosomi

MITOSI MEIOSI

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

I cromosomi sono visibili solo durante la

divisione cellulare, sono quindi studiati

in cellule in coltura che vengono

stimolate a dividersi e bloccate in

metafase (uso di sostanze che

impediscono la formazione del fuso

mitotico)

Le cellule più comunemente usate per studiare i cromosomi sono:

Linfociti

Fibroblasti

Cellule del liquido amniotico

Cellule dei villi coriali

Cariotipo umano

1956 Accertamento del no. di cromosomi, i 23 cromosomi dell’assetto aploide vengono suddivisi in 7 gruppi (A-G) sulla base delle dimensioni e della posizione del centromero

1970 Introduzione delle tecniche di bandeggio: diventa possibile individuare i singoli cromosomi

Braccio corto = p

Braccio lungo = q

Le bande vengono numerate con numeri progressivi dal centromero verso i telomeri

Le bande prossimali sono quelle più vicine al centromero, quelle distali sono quelle verso i telomeri

Una singola banda è composta da 5-10 Mb

Cariotipo umano di un individuo di sesso femminile

Cariotipo umano di un individuo di sesso maschile

Bandeggio consente di identificare i singoli

cromosomi e di individuare eventuali anomalie

strutturali (delezioni, duplicazioni, inversioni di

regioni estese o traslocazioni).

Esistono diverse tecniche di bandeggio che si

differenziano per il tipo di trattamento e di

coloranti utilizzati. I coloranti si legano in

maniera specifica a zone ricche in A/T o in G/C o a

regioni costituite da eterocromatina

Esempio: bandeggio G i cromosomi sono

sottoposti a digestione controllata con tripsina e

colorati con Giemsa (composto chimico che si

lega al DNA)

Bandeggio di un cromosoma umano a diversi livelli di risoluzione

Il cromosoma 21 studiato a vari livelli di risoluzione

Strachan e Read, ‘Genetica molecolare umana’, editore Zanichelli

MUTAZIONI CROMOSOMICHE = cambiamenti che producono

un’alterazione visibile dei cromosomi

•alterazioni del numero(poliploidie, monosomie, trisomie)

•alterazioni della struttura (inversioni, delezioni, duplicazioni, traslocazioni)

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

UN PO’ DI NOMENCLATURA

46, XX cariotipo normale femminile46, XY cariotipo normale maschile

Anomalie di numero 45, X47, XX +2147, XXX

Anomalie di struttura

delezioni 46, XY, del(4)(p16.3) 46, XX, del(5)(q13q33)

inversioni 46, XY, inv(11)(p11p15)

duplicazioni 46,XX, dup(1)(q22q25)

inserzioni 46, XX, ins(2)(p13q21q31)

traslocazioni reciproche 46, XX, t(2;6)(q35;p21.3)

traslocazioni Robertsoniane 45, XY, der(14;21)

Come si originano monosomie e trisomie ?

Unione di un gamete normale o euploide (cioè con 23 cromosomi) con un gamete anormale o aneuploide (cioè con 22 o con 24 cromosomi)

Gameti con 22 cromosomi vengono chiamati NULLISOMICI

Gameti con 24 cromosomi vengono chiamati DISOMICI

Non disgiunzione mitotica in una fase precoce dello sviluppo embrionale (spesso mosaici)

La non disgiunzione meiotica produce gameti disomici e gameti nullisomici

Le aneuploidie sono rare alla nascita (ca. 0.1% dei nati vivi) ma si riscontrano nel 5% delle gravidanze riconosciute

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

Le uniche trisomie compatibili con uno sviluppo completo sono

quelle a carico dei cromosomi 13, 18 e 21

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

Le monosomie sono incompatibili con la vita, si riscontrano raramente anche negli aborti spontanei feti monosomici vengono abortiti in fasi estremamente precoci (prima ancora che la gravidanza venga riconosciuta)

Le trisomie sono rare alla nascita e relativamente frequenti negli aborti spontanei

Il rischio di concepire un figlio con trisomia 21 aumenta drasticamente

con l’età della madre

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

FISH Fluorescent in situ hybridazation

Usa sonde di DNA complementari ad una sequenza specifica, le sonde sono marcate con una molecola fluorescente

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

I principali tipi di

anomalie di struttura dei cromosomi

Conseguenze fenotipiche:per le delezioni e le duplicazioni dipendono dalla quantità di geni coinvolti, per le inversioni dipendono dalla integrità o meno di geni importanti

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

Due rotture sullo stesso cromosoma possono originare cromosomi con:

Delezione interstiziale

Inversione (paracentrica o pericentrica)

Ad anello

Strachan e Read, ‘Genetica molecolare umana’, editore Zanichelli

Inversione paracentrica

i portatori di inversioni paracentriche producono 3 tipi di gameti:

sbilanciati e instabili

normali portatori

dell’inversione

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

Inversione pericentrica

i portatori di inversioni pericentriche producono 3 tipi di gameti:

sbilanciati normali portatori

dell’inversione

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

TRASLOCAZIONE RECIPROCA

Cromosomi NON omologhi vanno incontro a rottura e riunione e si scambiano un segmento

cromosomico

R.Lewis, ‘Genetica umana’, editore Piccin

portatore di traslocazione reciproca bilanciata

produce 4 tipi di gameti: 2 bilanciati e 2 sbilanciati

gameti bilanciati gameti sbilanciati

+

Zigoti normali o con

traslocazione bilanciata o con

monosomia e trisomia parziali

TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANA

Fusione centrica tra due cromosomi acrocentrici

che danno così origine ad un cromosoma

metacentrico (quando i due cromosomi che si

fondono hanno uguali dimensioni) o

submetacentrico (i due cromosomi che si fondono

hanno dimensioni diverse). Il cromosoma che si

viene a originare in tal modo è indicato con la

sigla der (= derivato)

1 1 2 2 2 21

1

2 21

1 Portatore di traslocazione robertsoniana bilanciata – Produce

6 tipi di gameti:

2 bilanciati e 4 sbilanciati

gameti bilanciati gameti sbilanciati

gameti bilanciati gameti sbilanciati

Gameti sbilanciati fecondati da gameti normali produrranno zigoti monosomici o trisomici

zigote trisomico per il cromosoma 2

+Cromosoma 1

Cromosoma 2